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涡轮泵典型故障仿真与辨识系统设计
引用本文:姚尚鹏,黄红,赵佳敏,苏越.涡轮泵典型故障仿真与辨识系统设计[J].火箭推进,2023(3):96-104.
作者姓名:姚尚鹏  黄红  赵佳敏  苏越
作者单位:1.西北工业大学动力与能源学院710129;2.西安航天动力研究所液体火箭发动机技术重点实验室710100;3.中国运载火箭技术研究院北京宇航系统工程研究所100076;
基金项目:国家自然科学基金项目(12102348)。
摘    要:涡轮泵是液体火箭发动机的关键部件,工作环境恶劣,故障率较高。特别是复杂高温、高压燃料冲击的转子系统,极易发生不平衡、不对中和叶片掉块故障。迫切需要探究涡轮泵转子常见的故障机理,阐明故障特征,建立典型故障的辨识系统。通过分析故障力模型,分别建立了考虑转子不平衡、不对中和叶片掉块的动力学模型,确定涡轮泵转子振动特征,明确转子时域、频域信号以及轴心轨迹。进一步搭建基于Matlab GUI平台的涡轮泵典型故障仿真与辨识系统,并对测试数据开展处理。研究表明,不平衡故障时域波形为正弦曲线,1倍频占优,椭圆形轴心轨迹;不对中故障时域波形由2组不同的正弦曲线组成,2倍频占优,“内8”形轴心轨迹;叶片掉块时域波形存在突变现象,1倍频占优,轴心轨迹在掉块发生前稳定,掉块发生后较为杂乱。结果表明,信号频域特征是故障辨识的关键,辅以时域特征,能准确辨识出3种典型故障,该系统能够为涡轮泵转子故障辨识设计提供技术支撑。

关 键 词:涡轮泵  故障机理  故障辨识  转子动力学  有限元法
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